《石油化工裝置內地下工藝管道設計及防腐》論文發表期刊：《當代化工》；發表周期：2021年06期

《石油化工裝置內地下工藝管道設計及防腐》論文作者信息：張莉（1985-），女，河北省張家口市人，工程師，碩士學位，2011 年畢業于西南石油大學化學工程專業，研究方向：配管、管道材料設計。

　　摘 要：地下工藝管道是石油化工裝置中的重要組成部分。分別從管道埋深、安全距離、地下管線綜合布置，管道應力等方面介紹地下工藝管道的布置要求。同時埋地管道防腐對地下管道的安全運行至關重要，對比分析了常用地下管道防腐涂料的優缺點、適用范圍，供設計中參考選用。

　　關鍵詞：地下管道;防腐;布置

　　Abstract: Buried process pipeline is an important part of petrochemical plant. In this paper, the layout requirements or underground process pipeline were introduced from the aspects of buried depth, safety distance, comprehensive layout pipeline stress, etc. At the same time, the anti-corrosion of buried pipeline is very important for the safe operation. The advantages and disadvantages. application scopes of common anti-corrosion coatings for underground pipelines were analyzed and compared, so as to provide reference for engineering design

　　Key words: Buried process pipeline, Anticorrosion, Layout

　　石油化工裝置內設備和管道的排液，含可燃、有毒、腐蝕性介質的凝液，應經密閉排放系統分別排至不同的地下工藝管網。常見的地下工藝管道主要有工藝廢液管道、工藝污油管道等。由于埋地管道的腐蝕泄漏情況不能直接觀察到，因此管道的布置情況和管道防腐是埋地管道設計中的重要環節，對工業生產安全意義重大。本文重點從地下工藝管道的布置要求以及防腐要求兩方面進行介紹。

　　1地下工藝管道的布置要求

　　地下工藝管道的布置在滿足工藝流程需求的前提下，還要考慮管道布置的合理性，它直接關系到地下管網的安全運行。地下工藝管道的布置不僅要考慮管道埋深、與建筑物構筑物的安全距離、與其他專業地下管線綜合布置要求等，對于條件較苛刻的介質環境還需要考慮能否滿足管道應力要求。

　　1.1地下工藝管道埋深要求

　　裝置內埋地管道的埋設深度應根據最大凍土深度、地下水位和管道不受損壞等原則確定，管道的埋設深度宜符合下列規定"：

　　1)無混凝土鋪砌的區域，管道的管頂距地面不宜小于05m

　　2)室內或室外有混凝土鋪砌的區域，管道的管頂距地面不宜小于0.3 m。

　　3)機械車輛的通行區域，管道的管頂距車行道路路面不宜小于0.7m。

　　由于一般石油化工裝置室內室外地面均為混凝土鋪砌，因此管道的管頂距地面不宜小于0.3m。圖1為某石油化工裝置地下工藝管道穿過檢修道路

　　(機械車輛的通行區域)情況，應當按照管道的管頂距車行道路路面不小于0.7 m來設計。但是在實際情況中受地形情況限制，無法滿足此高度要求，因此本項目在有機械車輛通行區域為地下管道設置了套管加以保護。

　　1.2地下工藝管道安全距離要求

　　地下工藝管道與建筑物、構筑物以及其他管道之間的最小水平間距可以參考《工業企業總平面設計規范》中相關地下管線部分的要求，并應滿足管線和相鄰設施的安全生產、施工和檢修的要求。一般地下管線管道距建筑物、構筑物基礎外緣不小于1.5 m，這里指的是埋地管道與建筑物、構筑物的基礎在同一標高或其以上時的間距;距道路、管架基礎外緣、排水溝外緣不應小于0.8m;工藝管道間的凈距不宜小于0.6 m當地下工藝管道與其他管道、電纜交叉布置時，還需要滿足管道與電纜間交叉凈距不應小于0.5 m，可燃介質和氧氣管道與其他管道的交叉凈距不應小于0.25 m，不可燃、無毒無腐蝕性介質管道間的交叉凈距不宜小于0.15 m的要求。

　　1.3地下工藝管道的坡度要求

　　地下工藝管道一般為自流管道，管道的敷設坡度一般宜取1%~3%，特殊情況可適當增大坡度。各分支管線宜從頂部接入總管。

　　以某煉廠裝置為例，地下工藝管道有2個系統，一個為地下污油管道，一個為地下廢離子液管道。污油介質參數為：密度700kgm、溫度40 ℃、壓力0.24 MPa，管道坡度按3%設計。廢離子液介質參數為：密度1 350 kg-m、溫度60℃、壓力0.38 MPa，由于離子液介質的特殊性，溫度越低越黏稠易凝結，因此設計中考慮增大坡度，選用 5‰的管道坡度，如圖 2 所示。

　　1.4 多專業地下管線綜合布置時相關規定

　　1)壓力管應讓自流管。

　　2)管徑小應讓管徑大的。

　　3)工程量小的應讓工程量大的。

　　多專業地下管道設計需將工藝管道、給排水管道、消防管道及排水溝、電纜溝等進行綜合考慮，協調布置，避免管道交叉碰撞。

　　還需注意，當管道需要在地梁下穿過時，管頂上部凈空不得小于0.15 m;管道穿過地下室外墻或地下構筑物墻壁時還應預埋防水套管。

　　1.5地下工藝管道管溝敷設要求

　　對于有加熱保護的(如伴熱)管道不應直接埋地敷設，可將管道設在管溝內1-3]。管溝分為通行管溝和不通行管溝。裝置內的工藝管道布置通常采用不通行管溝。不通行管溝又分為全封閉式管溝和散開式管溝。全封閉式管溝適用于不需經常檢查和檢修的管道。敞開式管溝適用于需要經常檢查和檢修的管道"。

　　在管溝內敷設管道還需注意以下幾點：

　　1)管道距溝底的凈空高度不應小于0.2m，距管溝壁的凈距不應小于0.1 m，管溝內管道的凈距不應小于80 mm，法蘭外緣與相鄰管道的凈距不得小于50 mm

　　2)管溝溝底應有不小于3%的坡度，溝底最低點應有排水設施。

　　3)敞開式管溝溝壁頂面應高出地面0.1 m，且應有蓋板或格柵鋼板。

　　4)可燃氣體、液化烴和可燃液體的管道不宜布置在管溝內，若必須布置在管溝內時，應采取防止可燃氣體、液化烴和可燃液體在管溝內積聚的措施，在溝內采取充砂等措施。

　　以某煉廠項目為例，由于廢離子液的特殊性，在一定溫度范圍內才可以保證介質的正常流動，溫度越低介質黏度越大越易凝結、易成塊堵塞管道，為了防止此現象發生，必須保證介質溫度在一定范圍內，所以地下廢離子液主管道需有加熱保護措施，因此需要在管溝內敷設。由于烷基化裝置主要含液化烴，其密度高于空氣，容易在低處積聚，所以管溝應設計為全封閉式管溝，溝內做填砂處理，如圖3 所示。

　　管溝不需要檢修時，管溝頂部用蓋板蓋好后，做好墊層及混凝土層，同周圍地面一起鋪砌，以防止可燃氣體在溝內積聚。對于地下水位高的地區，管溝應有可靠的防水措施，一般管溝溝內壁需要做防滲處理。管溝內敷設的保溫管道需要做管道支撐，溝內應預先埋設型鋼支架，支架梁頂距溝底不應小于 0.2 m，梁頂標高為該處管底標高，管溝溝底應有不小于 3‰的坡度，如圖 4 所示。

　　管道開挖溝槽底有硬石、木頭、垃圾等雜物應清楚干凈，積水應先排除，并應鋪一層厚度不小于0.15 m 的砂土或素土，整平壓實至設計標高。回填土不得含有粒徑大于 20 mm 的碎磚、石塊或凍土塊等堅硬雜物。

　　1.6 地下工藝管道的應力要求

　　對于操作溫度小于或等于 120 ℃的無毒、非可燃介質的管道可采用無補償直埋敷設方法。工藝廢液管道、工藝污油管道等介質溫度較高，當有蒸汽吹掃工況時，還要考慮因蒸汽溫度較高給管道帶來的應力影響，所以這些管道還需要經過應力分析校核。

　　埋地管道承受著來自土壤的連續約束，特別是長直管道存在自然錨固現象[4-5]。因而需要建立真實客觀的土壤模型，對管道和土壤的相互作用進行模擬。通過模擬分析可知，在管道直管過長段以及彎管附近易發生較高應力。對于管道直管段過長，無法滿足應力要求的情況，為滿足管道熱膨脹要求，埋地工藝管道應在適當位置設置1型補償，見圖5;當管道在彎頭或三通處存在局部應力比較集中的部位，可以采用加厚管件壁厚或用大倍數彎頭減小局部應力等措施。

　　2地下工藝管道的防腐要求

　　埋地管道的腐蝕情況不能直接觀察到，發生泄漏情況時不易及時發現且維修不方便，所以，如何防止管道的腐蝕破壞是管道工程中重要的環節。

　　2.1 地下工藝管道防腐涂料

　　腐蝕防護技術是關系到埋地管道可靠性和使用壽命的關鍵因素，對延長管道的使用壽命以及保證工業生產的順利進行具有重要意義。

　　表1中列舉了目前工業上常用的幾類埋地管道防腐涂料，分別對比了各類涂料的特性、適用溫度以及優缺點，從而在實際應用時，可以根據具體的環境情況、工藝介質情況，選擇更加合適的管道涂漆進行防腐。

　　從表1中可以看出，在過去埋地管道防腐涂漆大多采用的是石油瀝青和環氧煤瀝青，但是這兩種涂漆由于對環境有污染而且施工條件要求高，逐漸被新涂料所代替。3PE防腐管道多用于長輸管道、油田內部主要集輸管道。石油化工裝置地下工藝管道的防腐涂漆可以選擇技術上更先進更環保的涂漆方案。例如厚漿型環氧涂層、無溶劑型環氧防腐涂層耐溫性能好，單道漆膜成膜厚度高，耐腐蝕性能表現優異。而環氧酚醛漆耐溫性能優異，低溫管道高溫管道均適用，有優異的防腐蝕性能，還適用于埋地不銹鋼管道的防腐。

　　2.2地下工藝管道表面處理在進行管道防腐之前，需要先對鋼制管道表面進行處理。除銹質量對防腐質量和管道使用壽命有很大影響110金屬表面除銹等級應符合《石油化工設備和管道涂料防腐蝕設計標準》的相關規定，一般埋地管道鋼材表面的處理等級為Sa2.5。

　　2.3地下工藝管道保溫要求地下工藝管道的保溫應根據介質條件、地下環境，充分考慮保溫材料的防潮性、抗腐蝕性、化學穩定性、熱穩定性等進行合理選擇。

　　對于埋地或管溝內敷設的管道的保溫層外表面應設防潮層，防潮層應能保持其結構的完整性和密封性。地下管道的保溫結構一般由保溫層、防潮層、保護層組成。

　　3 結束語

　　地下工藝管道由于敷設于地面以下，無法直觀地實時地觀察狀況和檢維修，因此在設計過程中需要充分考慮管道布置的合理性，需要從管道安全距離、多專業地下管線綜合布置以及管道應力等各方面進行綜合考慮才能盡可能滿足地下工藝管道設計要求。同時在實際應用中充分考慮經濟性和安全性，選擇更加合適的管道涂漆進行防腐，從而保證地下工藝管道的使用壽命和安全運行。

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